¿Cómo cambiará RISC-V las cadenas de suministro para chips avanzados?

Desde la electrónica innovadora hasta los casos de uso más poderosos de inteligencia artificial (IA), los chips avanzados forman la columna vertebral de las últimas tecnologías; la tasa actual de innovación depende de más potencia en paquetes más pequeños. 

Por años, muchas industrias no han tenido la experiencia o los recursos para perseguir diseños de chips personalizados, a pesar de que los chips personalizados traerían una enorme gama de características en diversas aplicaciones, como aprovechar el poder de la IA en electrónica de consumo, computación, almacenamiento y agregación de datos, movilidad, y así sucesivamente. 

Pero la capacidad y la capacidad de entregar tales componentes yace, en su mayoría, en manos de un puñado de grandes fabricantes a nivel mundial. Mientras que algunos países están emergiendo en este espacio, construyendo capacidad de fabricación porque sus economías dependen de ello, un oligopolio comprende a EE. UU., China y Taiwán. Los cambios están ocurriendo en todo el mundo, pero los poderes fácticos (China y EE. UU.) ejercen dicha autoridad en una guerra de importaciones y exportaciones.

Mientras estos países luchan entre sí, los diseñadores de componentes están deliberando sobre una fuente de flexibilidad en sus esfuerzos de desarrollo y fabricación. La quinta versión de la arquitectura de Computación de Conjunto de Instrucciones Reducidas (RISC-V) podría proporcionar una plataforma para que muchas empresas ofrezcan productos semiconductores personalizados a un costo significativamente reducido, así como la eliminación de costosas licencias de PI para un nuevo componente. 

¿Qué es RISC-V?

Existe un debate que traza una línea entre dos formas de estructuras de unidad de procesamiento de computadora (CPU) disponibles hoy en día. Generalmente, dos de los fabricantes de chips de alto rendimiento, Intel y AMD, utilizan la estructura x86. Alternativamente, está la CPU ARM, una opción común de Computadora de Conjunto de Instrucciones Complejas (CISC). Pero, con una solución de código abierto de uso gratuito disponible, los desarrolladores pueden aprovechar una plataforma con mayor flexibilidad; para ser adaptada para diversas aplicaciones. 

En términos de usabilidad, el RISC-V—referido como "RISC-cinco"—es visto como una arquitectura más flexible para construir CPUs más innovadoras sin las restricciones derivadas de los mismos fabricantes. Introducido por la Universidad de California (UC) Berkeley en 2014—y ahora supervisado por una organización sin ánimo de lucro llamada RISC-V International, RISC-V viene con menos requisitos para diseñar y reiterar CPUs. Al comparar RISC-V con la tradicional arquitectura CISC, el primero es más adaptable a varias aplicaciones que demandan alta potencia de procesamiento. 

Oportunidades de Desarrollo de Chips Libres de Royalties

Además de la aclamada facilidad de uso, la plataforma de código abierto RISC-V también está libre de royalties. Históricamente, los diseñadores de semiconductores han recurrido a x86 y ARM, pagando a sus respectivos propietarios por el uso de sus plataformas. No sorprende que el elemento de libertad le gane a RISC-V muchos elogios entre sus usuarios. Además, el soporte de código abierto brinda a los diseñadores acceso a capacidades e ideas de diseño que pueden no ser obvias o disponibles en x86 o ARM.

China vs EE. UU.: Restricciones al ISA de código abierto

El uso de RISC-V y el desarrollo de tecnología más avanzada se ve eclipsado por conflictos entre China y los EE. UU.. Debido a preocupaciones de seguridad, pero también a la competencia en el mercado de EDA, EE. UU. ayuda a frenar el uso de RISC-V por parte de China prohibiendo la cooperación entre investigadores estadounidenses y chinos en temas que involucran a RISC-V. China ha estado invirtiendo fuertemente en la investigación y desarrollo de componentes que aprovechan el ISA abierto RISC-V como una alternativa a la firma británica ARM y la firma estadounidense Intel.

Impactos de RISC-V en la Cadena de Suministro de Chips

Hay algunos factores que determinarán los impactos a largo plazo de RISC-V en la cadena de suministro global de automatización de diseño electrónico (EDA), incluidas las restricciones impuestas a China por EE. UU. así como el potencial para nuevas organizaciones de diseño y la adopción de modelos de fabricación sin fábricas.

¿Se Convertirán los OEM en Empresas de Chips Sin Fábricas?

La naturaleza de código abierto de RISC-V también podría sacudir la cadena de suministro, ya que los equipos de diseño ahora pueden acceder a un ISA y ejemplos de diseño, lo que les da a las empresas la capacidad de desarrollar componentes más avanzados internamente y sin ataduras a ciertos fabricantes. Con el acceso ampliado a la capacidad de fundición de empresas como Intel y TSMC, las compañías tienen una oportunidad mucho mayor de construir sus propios chips personalizados sin el gasto de licencias y con menor riesgo. Más compañías tecnológicas como Microsoft, Tesla y Northrop Grumman han trasladado sus actividades de diseño de chips al interior de la empresa, y RISC-V ofrece a otras empresas la oportunidad de seguir su ejemplo.

Entienda los Pros y Contras de RISC-V

Beneficios

• Costo y Personalización: Al ser un conjunto de instrucciones de código abierto, no hay tarifas de licencia para su uso. Las empresas pueden desarrollar sus propios procesadores sin un gasto inicial, lo que podría acelerar la tasa de innovación y permitirles reducir los costos por unidad. 
• Flexibilidad: La personalización completa pone al desarrollador en control de varios factores, desde la función hasta la seguridad. Se pueden agregar extensiones al ISA base, lo que proporciona mucha más flexibilidad que si los diseñadores usaran la arquitectura comprada líder. 
• Reducción del Consumo de Energía: Las empresas tienen más control sobre cómo desarrollan sus partes, lo que significa que pueden hacer ajustes para reducir el consumo de energía. Al usar soluciones como x86, los diseñadores tienen limitaciones en los cambios de eficiencia que pueden realizar. 
• Facilidad de Adquisición: Al diseñar un producto, las empresas podrían aprovechar las partes RISC-V si las soluciones basadas en x86 o ARM no están disponibles. Las empresas no dependen únicamente de tecnologías propietarias. 

Desventajas

• Ecosistema Menos Maduro: RISC-V es bastante nuevo, lo que significa que las herramientas y el software necesarios para desarrollar usando esta arquitectura todavía están en desarrollo. En algunos casos, puede haber menos opciones para adaptar diseños en comparación con los planos establecidos. 
• Soporte Limitado de los Proveedores: Aunque la fabricación sin fábrica tiene potencial, todavía hay menos empresas que fabrican chips RISC-V, lo que podría limitar las opciones para los diseñadores. En esta circunstancia, un adecuado compromiso con los proveedores podría marcar la diferencia entre una entrega exitosa y la incapacidad para fabricar. 
• Restricciones Nacionales: Debido a las discusiones en curso sobre el control de los fabricantes de RISC-V por parte de EE.UU., China podría ver mayores restricciones o la discontinuación de la arquitectura debido al conflicto en curso entre las dos naciones. 
• Seguridad: Investigadores chinos encontraron algunos fallos de seguridad en la arquitectura de CPU de código abierto. Generalmente, se espera que CISC sea más seguro que RISC.

Una Industria de EDA en Evolución y el Cambio de Poder en las Fábricas

El uso de RISC-V no necesariamente afecta a todos los principales fabricantes—específicamente al líder, Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. (TSMC)—, pero la utilización continua de ISA abierta con técnicas avanzadas de empaquetado podría producir cambios significativos en la forma en que ciertos OEMs diseñan sus sistemas. Mientras que Estados Unidos y China están en desacuerdo para determinar sus posiciones en el mercado, otras regiones podrían aprovechar la solución de código abierto para dividir y conquistar—es decir, diseñadores y fabricantes se apegan a lo que mejor saben hacer. 

Esto podría presentar más oportunidades para la industria, pero también fomentar más volatilidad a medida que los diseñadores de componentes ven aumentar la capacidad de fabricación a su disposición en mercados emergentes. Europa y Asia podrían beneficiarse de esto al enfocar su atención en la producción de chips para, o bien hacer crecer su economía (Asia) o volverse más independientes (Europa).